concurrentHashMap实现原理

JDK6与JDK7中的实现：

理解concurrentHashMap首先最关键先理解一个概念：segment

segment是什么呢？segment自己就至关于一个HashMap对象，同时又继承了ReentrantLock；同HashMap同样，segment包含一个HashEntry数组，数组的每个HashEntry既是一个键值对，也是一个链表的头节点；HashEntry中的value和next都被volatile修饰，用于多线程保证可见性。

像这样的segment对象，在concurrentHashMap中集合中有2的N次方个，共同保存在一个名为segments的数组当中。

 

所以整个ConcurrentHashMap的结构以下：

concurrentHashMap是在一个总的哈希表下面，有若干个子哈希表。这样的二级结构，数据库的水平拆分有些类似。

这样设计的优点在于：才用了锁分段技术，每个segment就比如一个自治区，读写操做高度自治，segment之间互不影响。

不一样segment的写入能够并发执行，同一个segment的读写能够并发执行，同一个segment的并发写会被阻塞。因而可知，concurrentHashMap当中每一个segment各自持有一把锁。在保证线程安全的同时下降了锁的粒度，让并发操做效率更高。

ConcurrentHashMap的读写详细过程：

Get方法：

1.为输入的key作hash运算，获得hash值

2.经过hash值，定位到对应的segment对象

3.再次经过hash值，定位到segment当中数组的具体位置

Put方法：

1.为输入的key作Hash运算，获得hash值

2.经过hash值，定位到对应的segment对象

3.获取可重入锁

4.再次经过hash值，定位到segment当中的数组的具体位置

5.插入活覆盖hashEntity对象

6.释放锁

 

ConcurrentHashMap的size方法是一个嵌套循环，答题逻辑以下：

1.遍历全部segment

2.把segment的元素数量累加起来

3.再一次把segment的元素数量累加起来

4.判断这一次与上一次统计的是否一致，不一致，从新统计，尝试次数+1；若是不是，说明没有修改，统计结束

5.若是尝试次数超过了阈值，则对每个segment加锁，再从新统计

6.再次判断全部segment的总修改次数是否大于上一次的总修改次数；因为已经加锁，次数必定和上次相等

7.释放锁，统计结束

 

ConcurrentHashMap在对Key求Hash值的时候，为了实现Segment均匀分布，进行了两次Hash。

 

并发度的概念：

　　能够理解为：可以同时跟新ConcurrentHashMap且不产生锁竞争的最大线程数，实际上就是ConcurrentHashMap的分段锁个数，即Segment[]数组的长度。

rehash的概念：
　　　　相对于HashMap的resize，ConcurrentHashMap的rehash原理相似，可是作了必定的优化，避免让全部的节点都进行复制操做：因为扩容是基于2的幂指来操做，假设扩容前某HashEntry对应到Segment中数组的index为i，数组的容量为capacity，那么扩容后该HashEntry对应到新数组中的index只可能为i或者i+capacity，所以大多数HashEntry节点在扩容先后index能够保持不变。基于此，rehash方法中会定位第一个后续全部节点在扩容后index都保持不变的节点，而后将这个节点以前的全部节点重排便可。

ConcurrentHashMap是弱一致性，get到的数据多是过期的。ConcurrentHashMap不容许key或者value为null。

JDK8中的实现：

　　摒弃了Segment分段锁的概念，启用了CAS算法，底层依然由 “数组” + 链表 + 红黑树的方式；为了并发，添加了例如：TreeBin、Traverser等内部对象类。

　　sizeCtl属性：负值表明正在进行初始化或者扩容，-1表明正在初始化 ，-N表明有N-1个线程正在扩容；正数或者0表明hash表尚未被初始化，这个值标识初始化或者下一次扩容的大小，始终未ConcurrentHashMap容量的0.75倍，与loadfactor对应。

　　不采用segment而采用node，锁住node来实现减少锁粒度。
　　设计了MOVED状态 当resize的中过程当中 线程2还在put数据，线程2会帮助resize。
　　使用3个CAS操做来确保node的一些操做的原子性，这种方式代替了锁。
　　sizeCtl的不一样值来表明不一样含义，起到了控制的做用。